KR20130054255A - 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
지지 기판(13)과, 지지 기판(13) 상에 설치되고, 지지 기판(13) 상에 설정되는 구획을 획정하는 격벽(12)과, 격벽(12)에 의해 획정되는 구획에 설치되는 복수의 유기 EL 소자(14)를 구비하고, 유기 EL 소자(14)는 제1 전극(15), 유기 EL층, 제2 전극(18)이 이 순으로 지지 기판(13) 상에 적층되어 구성되고, 제1 전극(15)은 지지 기판(13) 상에서 적어도 일부가 격벽(12)으로부터 이격하여 배치되고, 유기 EL층은 제1 전극(15) 상에서 격벽(12)에까지 연장하는 연장부(20)를 갖고, 연장부(20)의 저면에 접하는 부재의 표면이 격벽(12)의 표면보다도 친액성을 나타내는 발광 장치(11). 이에 의해, 발광 특성이 양호한 유기 EL 소자(14)를 간이한 구성의 격벽(12)에 의해 실현하는 것이 가능한 구성의 발광 장치(11)가 제공된다.
Description
본 발명은 발광 장치에 관한 것이다.
표시 장치로는 그 구성이나 원리를 달리 하는 다양한 종류의 장치가 있다. 그 하나로서 현재 유기 EL(전계 발광; Electro Luminescence) 소자를 화소의 광원에 사용한 표시 장치가 실용화되어 있다.
이 표시 장치는 지지 기판 상에 정렬하여 배치되는 복수의 유기 EL 소자를 구비한다. 지지 기판 상에는 통상 소정의 구획을 획정하기 위한 격벽이 설치되어 있다. 복수의 유기 EL 소자는 격벽에 의해 획정되는 구획에 각각 정렬하여 설치되어 있다.
도 6은 복수의 유기 EL 소자(4)를 구비하는 발광 장치(1)를 모식적으로 도시한 평면도이다. 도 7은 도 6에 도시한 발광 장치(1)의 일부를 확대하여 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 6에서는 격벽(2)이 설치되어 있는 부위에 해칭을 하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 지지 기판(3) 상에 격자 형상의 격벽(2)이 설치되어 있는 경우, 복수의 유기 EL 소자(4)는 격벽(2)에 둘러싸이는 영역에 설치되고, 각각 행방향 X 및 열방향 Y로 소정의 간격을 두고 매트릭스 형상으로 배치된다.
유기 EL 소자(4)는 제1 전극(5)과 유기 EL층(6, 7)과 제2 전극(8)을 이 순으로 지지 기판(3) 상에 적층함으로써 제작된다. 또한, 도 6에서는 제1 전극(5)이 설치되어 있는 부위를 파선으로 둘러싸서 나타내고 있다.
유기 EL 소자(4)의 일부를 구성하는 유기 EL층(6, 7)은 도포법에 의해 형성할 수 있다. 즉, 유기 EL층(6, 7)이 되는 재료를 포함하는 잉크를 격벽(2)에 둘러싸인 영역에 공급하고, 또한 이것을 고화함으로써 유기 EL층(6, 7)을 형성할 수 있다.
도 8은 유기 EL층(6)이 되는 재료를 포함하는 잉크(9)를 격벽(2)에 둘러싸인 영역에 공급한 직후의 상태를 모식적으로 도시한 도면이다. 잉크(9)의 고형분 농도는 보통 높아도 수% 정도이다. 그 때문에 유기 EL층(6)의 체적과 비교하면 다량의 잉크(9)가 격벽(2)에 둘러싸이는 영역에 공급된다.
격벽으로서 친액성을 나타내는 부재를 사용한 경우, 격벽에 둘러싸인 영역에 공급된 잉크가 격벽의 표면을 타고 밖으로 넘쳐 나오는 경우가 있다. 따라서, 격벽에 둘러싸인 영역 내에 잉크를 유지시키기 위해서는, 격벽에는 어느 정도의 발액성을 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 발액성을 나타내는 격벽을 사용한 경우, 격벽 표면의 성상이 유기 EL층의 성형성에 영향을 미치는 경우가 있다. 예를 들면 발액성을 나타내는 격벽을 사용하고, 이 격벽에 둘러싸이는 영역에 잉크를 공급한 경우, 잉크는 격벽 표면에 튀면서 건조하고 고화하기 때문에, 유기 EL층과 격벽의 경계 영역에 있어서 유기 EL층의 막 두께가 중앙부의 막 두께와 비교하면 극단적으로 얇아지는 경우가 있다. 그 모양을 도 9에 모식적으로 도시한다. 이 경우, 유기 EL 소자를 구동할 때에 막 두께가 얇은 개소에 전류가 집중해서 흐르기 때문에, 유기 EL 소자의 발광 특성이 저하된다는 문제가 있다. 따라서 균일한 막 두께의 유기 EL층을 얻기 위해서는, 격벽(2)에는 어느 정도의 친액성을 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 잉크의 유지성의 관점에서는 어느 정도의 발액성을 나타내는 격벽이 필요하게 되는 한편, 유기 EL층의 성형성의 관점에서는 어느 정도의 친액성을 나타내는 격벽이 필요하게 된다.
종래의 기술에서는 격벽(2)에 대한 상반되는 요구를 동시에 만족시키기 위해서, 도 10에 도시한 바와 같이 잉크에 대한 습윤성이 서로 다른 제1 격벽 부재(2a)와 제2 격벽 부재(2b)를 적층한 격벽(2)이 이용되고 있다. 즉, 격벽(2)은 친액성을 나타내는 제1 격벽 부재(2a)와, 발액성을 나타내는 제2 격벽 부재(2b)가 적층되어 구성되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
종래의 기술과 같이 2층 구조의 격벽을 형성하기 위해서는, 1층 구조의 격벽을 형성하는 경우에 비하여 공정수가 증가한다는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 발광 특성이 양호한 유기 EL 소자를 간이한 구성의 격벽에 의해 실현하는 것이 가능한 구성의 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 지지 기판과, 지지 기판 상에 설치되고 지지 기판 상에 설정되는 구획을 획정하는 격벽과, 격벽에 의해 획정되는 구획에 설치되는 복수의 유기 EL 소자를 구비하며, 유기 EL 소자는 제1 전극, 유기 EL층, 제2 전극이 이 순으로 지지 기판 상에 적층되어 구성되고, 제1 전극은 지지 기판 상에서 적어도 일부가 격벽으로부터 이격하여 배치되고, 유기 EL층은 제1 전극 상에서부터 격벽에까지 연장하는 연장부를 갖고, 연장부의 저면에 접하는 부재의 표면이 격벽의 표면보다도 친액성을 나타내는 발광 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 격벽은, 해당 격벽의 제1 전극에 임하는 표면이 지지 기판으로부터 이격함에 따라 제1 전극으로부터 이격하도록 형성되어 있는 발광 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 지지 기판의 표면부에는 절연막이 형성되어 있으며, 제1 전극, 격벽 및 연장부는 절연막에 접하여 배치되어 있는 발광 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 지지 기판은 유리판으로 이루어지며, 연장부는 유리판에 접하여 배치되어 있는 발광 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 제1 전극은 지지 기판 상에서 소정의 길이 방향으로 연장되는 형상을 가지며, 제1 전극의 길이 방향의 일단 및 타단은 격벽으로부터 이격하여 배치되어 있는 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명의 발광 장치에 따르면, 발광 특성이 양호한 유기 EL 소자를 간이한 구성의 격벽에 의해 실현하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 실시 형태의 발광 장치(11)를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 발광 장치(11)를 모식적으로 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태의 발광 장치(21)를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 발광 장치(11)를 행방향 X에 수직인 평면으로 절단하였을 때의 발광 장치(11)를 모식적으로 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는 행방향 X로 연장되는 복수개의 격벽이 설치된 발광 장치를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 종래의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 발광 장치(1)의 일부를 확대하여 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 유기 EL층(6)이 되는 재료를 포함하는 잉크(9)를 격벽(2)에 둘러싸인 영역에 공급한 직후의 상태를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 9는 발액성을 나타내는 격벽을 사용한 경우의 유기 EL층(6)의 성막 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 종래의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 발광 장치(11)를 모식적으로 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태의 발광 장치(21)를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 발광 장치(11)를 행방향 X에 수직인 평면으로 절단하였을 때의 발광 장치(11)를 모식적으로 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는 행방향 X로 연장되는 복수개의 격벽이 설치된 발광 장치를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 종래의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 발광 장치(1)의 일부를 확대하여 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 유기 EL층(6)이 되는 재료를 포함하는 잉크(9)를 격벽(2)에 둘러싸인 영역에 공급한 직후의 상태를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 9는 발액성을 나타내는 격벽을 사용한 경우의 유기 EL층(6)의 성막 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 종래의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 발광 장치는, 지지 기판과, 지지 기판 상에 설치되고 지지 기판 상에 설정되는 구획을 획정하는 격벽과, 격벽에 의해 획정되는 구획에 설치되는 복수의 유기 EL 소자를 구비하며, 유기 EL 소자는 제1 전극, 유기 EL층, 제2 전극이 이 순으로 지지 기판 상에 적층되어 구성되고, 제1 전극은 지지 기판 상에서 적어도 일부가 격벽으로부터 이격하여 배치되고, 유기 EL층은 제1 전극 상에서부터 격벽에까지 연장하는 연장부를 갖고, 연장부의 저면에 접하는 부재의 표면이 격벽의 표면보다도 친액성을 나타낸다.
발광 장치는 예를 들면 표시 장치나 조명 장치로서 이용된다. 표시 장치로는 주로 액티브 매트릭스 구동형 장치와 패시브 매트릭스 구동형 장치가 있다. 본 발명은 양쪽 형의 표시 장치에 적용할 수 있지만, 본 실시 형태에서는 일례로서 액티브 매트릭스 구동형 표시 장치에 적용되는 발광 장치에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는 화소의 광원으로서 기능하는 유기 EL 소자를 구비하는 발광 장치에 대하여 설명하지만, 본 발명은 예를 들면 백라이트로서 기능하는 유기 EL 소자를 구비하는 발광 장치에도 적용할 수 있다.
<발광 장치의 구성>
우선 발광 장치의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태의 발광 장치(11)를 모식적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 발광 장치(11)를 모식적으로 확대하여 도시한 단면도이다. 발광 장치(11)는 주로 지지 기판(13)과, 지지 기판(13) 상에 설치되고 지지 기판(13) 상에 설정되는 구획을 획정하는 격벽(12)과, 격벽(12)에 의해 획정되는 구획에 설치되는 복수의 유기 EL 소자(14)를 포함하여 구성된다.
격벽(12)은 지지 기판(13) 상에 설정되는 구획을 획정하기 위해서 설치되어 있다. 복수의 유기 EL 소자(14)는 격벽(12)에 의해 획정되는 구획에 각각 정렬하여 배치되어 있다. 격벽(12)의 형상은 지지 기판(13) 상에 설정되는 구획의 형상에 따라 설계된다. 예를 들면, 지지 기판(13) 상에 매트릭스 형상의 구획이 설정되는 경우, 이 매트릭스 형상의 구획을 획정하는 격벽으로서 지지 기판(13) 상에는 격자 형상의 격벽(12)이 설치된다. 또한, 지지 기판(13) 상에 스트라이프 형상의 구획이 설정되는 경우, 이 스트라이프 형상의 구획을 획정하는 격벽으로서 지지 기판(13) 상에는 스트라이프 형상의 격벽(12)이 설치된다. 본 실시 형태에서는 지지 기판(13) 상에 격자 형상의 격벽(12)이 설치되는 형태에 대하여 설명한다. 또한, 도 1, 3, 5에서는 격벽이 설치되어 있는 부위에 해칭을 함과 동시에 제1 전극이 설치되어 있는 부위를 파선으로 둘러싸서 나타내고 있다.
격자 형상의 격벽(12)은, 행방향 X로 연장되는 복수개의 띠 형상의 전기 절연성 부재와, 열방향 Y로 연장되는 복수개의 띠 형상의 전기 절연성 부재가 일체적으로 형성되어 구성되어 있다. 다시 말하면, 격벽(12)은 전기 절연성을 나타내는 박막에 다수의 개구가 매트릭스 형상으로 형성된 형상을 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는 행방향 X 및 열방향 Y는 서로 수직인 방향이며, 각각이 지지 기판(13)의 두께 방향 Z에 대하여 수직인 방향을 의미한다.
격벽(12)의 개구는 지지 기판(13)의 두께 방향의 한쪽에서 보아(이하, 「평면에서 볼 때」라고 하는 경우가 있음) 유기 EL 소자(14)와 중첩되는 위치에 형성된다. 다시 말하면, 유기 EL 소자(14)는 격벽(12)의 개구에 설치된다. 격벽(12)의 개구는 평면에서 볼 때, 후술하는 제1 전극(15)과 거의 일치하도록 형성되고, 예를 들면 대략 직사각형, 타원형, 대략 원형 및 대략 타원형 등으로 형성된다. 격자 형상의 격벽(12)은 평면에서 볼 때 제1 전극(15)을 제외하는 영역에 형성되고, 제1 전극(15)과 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 즉, 격자 형상의 격벽(12)은 평면에서 볼 때 각 제1 전극(15)을 내포하도록 형성되어 있다. 이하에 있어서, 격벽(12)에 둘러싸이는 영역을 오목부(19)라고 하는 경우가 있다. 이 오목부(19)의 형상은 격벽(12)과 지지 기판(13)에 의해 규정되는 오목부에 대응한다. 본 실시 형태에서는 지지 기판(13) 상에 복수의 오목부(19)가 설정된다. 이 복수의 오목부(19)는 격자 형상의 격벽(12)에 대응하여 지지 기판(13) 상에서 매트릭스 형상으로 배치된다. 본 실시 형태에서는 복수의 오목부(19)가 격벽에 의해 획정되는 구획에 상당한다.
격벽(12)은, 해당 격벽(12)의 제1 전극(15)에 임하는 표면이 지지 기판(13)로부터 이격함에 따라 제1 전극(15)로부터 이격하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 지지 기판(13)의 두께 방향 Z에 수직인 평면으로 오목부(19)를 절단하였을 때에, 오목부(19)의 단면 형상이 지지 기판(13)으로부터 이격함에 따라 커지도록 형성되어 있는 것이 바람직하고, 소위 순테이퍼 형상으로 격벽(12)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 순테이퍼 형상의 격벽(12)은, 소위 역테이퍼 형상의 격벽에 비하여 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 순테이퍼 형상의 격벽(12)은 소위 역테이퍼 형상의 격벽에 비하여 포토리소그래피법으로 격벽(12)을 형성할 때에, 현상 공정에서의 잔사가 테이퍼의 단부 부근에 남기 어렵고, 필요에 따라 행해지는 수세 등의 세정 공정에 있어서 그 표면을 청정하게 세정할 수 있다.
유기 EL 소자(14)는 격벽에 의해 획정되는 구획에 설치된다. 본 실시 형태에서는 복수의 유기 EL 소자(14)는 각각 격벽(12)에 둘러싸인 영역(즉, 오목부(19))에 설치된다. 전술한 바와 같이 오목부(19)는 매트릭스 형상으로 배치되기 때문에, 본 실시 형태에서는 유기 EL 소자(14)도 매트릭스 형상으로 정렬하여 배치되어 있다. 즉, 복수의 유기 EL 소자(14)는 각각 행방향 X로 소정의 간격을 둠과 동시에 열방향 Y로도 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 각 유기 EL 소자(14)는 물리적으로 이격하고 있을 필요는 없고, 개별적으로 구동할 수 있도록 전기적으로 절연되어 있으면 된다. 그 때문에, 유기 EL 소자를 구성하는 일부의 층(본 실시 형태에서는 후술하는 제2 전극(18))이 다른 유기 EL 소자와 물리적으로 연결되어 있을 수도 있다.
유기 EL 소자(14)는 제1 전극(15), 유기 EL층(16, 17), 제2 전극(18)이 지지 기판(13) 부근으로부터 이 순서대로 적층되어 구성된다.
제1 전극(15) 및 제2 전극(18)은 양극과 음극으로 이루어지는 한쌍의 전극을 구성한다. 즉, 제1 전극(15) 및 제2 전극(18) 중 한쪽이 양극으로서 설치되고, 다른 쪽이 음극으로서 설치된다. 또한, 제1 전극(15) 및 제2 전극(18) 중 제1 전극(15)이 지지 기판(13) 부근에 배치되고, 제2 전극(18)이 제1 전극(15)보다도 지지 기판(13)으로부터 이격하여 배치된다.
유기 EL 소자(14)는 1층 이상의 유기 EL층을 구비한다. 또한, 유기 EL층은 제1 전극(15)과 제2 전극(18)에 협지되는 모든 층을 의미한다. 유기 EL 소자(14)는 유기 EL층으로서 적어도 1층 이상의 발광층을 구비한다. 또한, 전극(15, 18) 사이에는 발광층에 한정되지 않고, 필요에 따라 소정의 층이 형성된다. 예를 들면 양극과 발광층 사이에는 유기 EL층으로서 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 블록층 등이 형성되고, 발광층과 음극 사이에는 유기 EL층으로서 정공 블록층, 전자 수송층 및 전자 주입층 등이 형성된다.
본 실시 형태의 유기 EL 소자(14)는 제1 전극(15)과 발광층(17) 사이에 유기 EL층으로서 정공 주입층(16)을 구비한다.
이하에서는 실시의 일 형태로서, 양극으로서 기능하는 제1 전극(15)과, 정공 주입층(16)과, 발광층(17)과, 음극으로서 기능하는 제2 전극(18)이 지지 기판(13) 부근으로부터 이 순서로 적층되어 구성되는 유기 EL 소자(14)에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 발광 장치(11)는 액티브 매트릭스형 장치이기 때문에, 제1 전극(15)은 유기 EL 소자(14)마다 개별적으로 설치된다. 즉, 유기 EL 소자(14)의 수와 같은 수의 제1 전극(15)이 지지 기판(13) 상에 설치된다. 예를 들면, 제1 전극(15)은 박막 형상이며, 평면에서 볼 때 거의 직사각형 형상으로 형성된다. 제1 전극(15)은 지지 기판(13) 상에 있어서 각 유기 EL 소자가 설치되는 위치에 대응하여 매트릭스 형상으로 설치되고, 각각 행방향 X로 소정의 간격을 둠과 동시에 열방향 Y로 소정의 간격을 두고 배치된다.
제1 전극(15)은 지지 기판 상에 있어서 적어도 일부가 격벽(12)으로부터 이격하여 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는 제1 전극(15)은 평면에서 볼 때 오목부(19) 내에 설치되어 있고, 그의 외연부 모두가 격벽(12)으로부터 이격하여 배치되어 있다.
정공 주입층(16)은 오목부(19) 내에 있어서 제1 전극(15) 상에 형성된다. 또한, 정공 주입층(16)은 제1 전극(15) 상뿐만 아니라 제1 전극(15)에서부터 격벽(12)에까지 연장되어 형성된다. 즉, 제1 전극(15)과 격벽(12)의 사이에도 정공 주입층(16)이 형성된다.
본 명세서에서는 유기 EL층(본 실시 형태에서는 정공 주입층(16) 및 발광층(17)) 중에서 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이에 설치되는 부위를 연장부(20)라고 한다. 연장부(20)의 저면에 접하는 부재의 표면은 격벽의 표면보다도 친액성을 나타낸다. 또한, 본 명세서에서는 제1 전극(15) 및 제2 전극(18) 사이에 복수의 유기 EL층이 설치되는 경우, 복수의 유기 EL층으로 이루어지는 적층체 중에서 평면에서 볼 때 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이에 설치되는 부위 모두를 연장부라고 한다. 또한, 제1 전극(15) 및 제2 전극(18) 사이에 복수의 유기 EL층이 설치되는 경우, 적층체로 이루어지는 연장부에는 복수의 표면(평면)이 존재하는데, 그 중에서 가장 지지 기판 부근의 평면을 연장부의 저면이라고 한다. 즉, 본 실시 형태에서는 유기 EL층으로서 정공 주입층(16)과 발광층(17)의 2층이 형성되는데, 정공 주입층(16)의 연장부(20)의 지지 기판측의 평면이 전술한 연장부의 저면에 상당한다. 본 실시 형태에서는 연장부(20)의 저면에 접하는 부재는 지지 기판(13)에 상당한다.
발광층(17)은 오목부(19) 내에 있어서 정공 주입층(16) 상에 형성된다.
본 발명의 발광 장치는 모노크롬 표시 장치에도 적용할 수 있는데, 본 실시 형태에서는 일례로서 컬러 표시 장치에 적용되는 발광 장치에 대하여 설명한다. 컬러 표시 장치의 경우, 적색, 녹색 및 청색 중 어느 1종의 광을 발하는 3종류의 유기 EL 소자가 지지 기판(13) 상에 설치된다. 컬러 표시 장치는 예를 들면 이하의 (Ⅰ), (Ⅱ), (Ⅲ)의 행을 이 순서로 열방향 Y로 반복 배치함으로써 실현할 수 있다.
(Ⅰ) 적색의 광을 발하는 복수의 유기 EL 소자(14R)가 행방향 X로 소정의 간격을 두고 배치되는 행.
(Ⅱ) 녹색의 광을 발하는 복수의 유기 EL 소자(14G)가 행방향 X로 소정의 간격을 두고 배치되는 행.
(Ⅲ) 청색의 광을 발하는 복수의 유기 EL 소자(14B)가 행방향 X로 소정의 간격을 두고 배치되는 행.
이와 같이 발광색이 상이한 3종류의 유기 EL 소자(14R, 14G, 14B)를 형성하는 경우, 통상은 소자의 종류마다 발광색이 상이한 발광층이 형성된다. 본 실시 형태에서는 이하의 (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)의 행을 이 순서로 열방향 Y로 반복 배치한다.
(ⅰ) 적색의 광을 발하는 발광층(17)이 형성되는 행.
(ⅱ) 녹색의 광을 발하는 발광층(17)이 형성되는 행.
(ⅲ) 청색의 광을 발하는 발광층(17)이 형성되는 행.
이 경우 3종류의 발광층(17)이 각각 열방향 Y로 2행의 간격을 두고 순차 정공 주입층(16) 상에 적층된다.
제2 전극(18)은 발광층(17) 상에 설치된다. 또한, 본 실시 형태에서는 제2 전극(18)은 복수의 유기 EL 소자(14)에 걸쳐 연속해서 형성되고, 복수의 유기 EL 소자(14)에 공통의 전극으로서 설치된다. 제2 전극(18)은 발광층(17) 상뿐만 아니라 격벽(12) 상에도 형성되고, 발광층(17) 상의 전극과 격벽(12) 상의 전극이 이어지도록 일면에 형성되어 있다.
<발광 장치의 제조 방법>
다음에 발광 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
(지지 기판을 준비하는 공정)
본 공정에서는 제1 전극(15)이 그 위에 설치된 지지 기판(13)을 준비한다. 액티브 매트릭스형 표시 장치의 경우, 복수의 유기 EL 소자를 개별적으로 구동하기 위한 회로가 미리 형성된 기판을 지지 기판(13)으로서 이용할 수 있다. 예를 들면, TFT(박막 트랜지스터; Thin Film Transistor) 및 캐패시터 등이 미리 형성된 기판을 지지 기판으로서 이용할 수 있다. 또한, 제1 전극(15)을 이하와 같이 본 공정에서 형성함으로써, 제1 전극(15)이 그 위에 설치된 지지 기판(13)을 준비할 수도 있지만, 제1 전극(15)이 미리 그 위에 설치된 지지 기판(13)을 시장으로부터 입수함으로써 지지 기판(13)을 준비할 수도 있다. 나아가서는 제1 전극(15)과 격벽(12)이 미리 그 위에 설치된 지지 기판(13)을 시장으로부터 입수함으로써 지지 기판(13)을 준비할 수도 있다.
다음에 지지 기판(13) 상에 복수의 제1 전극(15)을 매트릭스 형상으로 형성한다. 제1 전극(15)은, 예를 들면 지지 기판(13) 상의 일면에 도전성 박막을 형성하고, 이것을 포토리소그래피법에 의해 매트릭스 형상으로 패터닝함으로써 형성된다. 또한, 예를 들면 소정의 부위에 개구가 형성된 마스크를 지지 기판(13) 상에 배치하고, 이 마스크를 통하여 지지 기판(13) 상의 소정의 부위에 도전성 재료를 선택적으로 퇴적함으로써 제1 전극(15)을 패턴 형성할 수도 있다. 제1 전극(15)의 재료에 대해서는 후술한다.
다음에 격벽(12)을 지지 기판(13) 상에 형성한다. 본 실시 형태에서는 격자 형상의 격벽(12)을 형성한다. 격벽(12)은 유기물 또는 무기물에 의해 구성된다. 격벽(12)을 구성하는 유기물로서는 아크릴 수지, 페놀 수지 및 폴리이미드 수지 등의 수지를 들 수 있다. 또한, 격벽(12)을 구성하는 무기물로서는 SiOx나 SiNx 등을 들 수 있다.
격벽(12)은 유기물에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 오목부(19)에 공급되는 잉크를 오목부(19) 내에서 유지하기 위해서는, 이 오목부(19)를 둘러싸는 격벽은 발액성을 나타내는 것이 바람직하고, 일반적으로 무기물보다도 유기물 쪽이 잉크에 대하여 발액성을 나타내므로, 유기물에 의해 격벽을 구성함으로써 오목부(19) 내에 잉크를 유지하는 능력을 향상시킬 수 있기 때문인다.
유기물을 포함하는 격벽(12)을 형성하는 경우, 우선 예를 들면 포지티브형 또는 네거티브형의 감광성 수지를 일면에 도포하고, 소정의 부위를 노광, 현상한다. 또한, 이것을 경화함으로써, 격자 형상의 격벽(12)이 형성된다. 또한, 감광성 수지로서는 포토레지스트를 이용할 수 있다. 또한, 무기물을 포함하는 격벽(12)을 형성하는 경우, 예를 들면 무기물을 포함하는 박막을 플라즈마 CVD법이나 스퍼터법 등에 의해 일면에 형성하고, 다음에 소정 부위를 제거함으로써 격자 형상의 격벽(12)을 형성한다. 소정 부위의 제거는 예를 들면 포토리소그래피법에 의해 행해진다.
격벽(12)의 형상 및 그의 배치는 화소수 및 해상도 등의 표시 장치의 사양이나 제조의 용이성 등에 따라 적절하게 설정된다. 예를 들면, 격벽(12)의 행방향 X 및 열방향 Y의 폭(L1, L2)은 각각 5μm 내지 50μm 정도이고, 격벽(20)의 높이(L3)는 0.5μm 내지 5μm 정도이고, 행방향 X 및 열방향 Y의 격벽(20)의 간격(L4, L5), 즉 오목부(19)의 행방향 X 및 열방향 Y의 폭(L4, L5)은 각각 20μm 내지 1000μm 정도이다. 또한, 제1 전극(15)의 행방향 X 및 열방향 Y의 폭은 각각 20μm 내지 1000μm 정도이다. 또한, 제1 전극(15)과 격벽(12)의 간격(L6)은 2μm 내지 20μm 정도이다.
격벽(12)을 형성한 후, 필요에 따라 격벽(12)에 발액 처리를 실시한다. 예를 들면 유기물에 의해 격벽(12)을 형성한 경우, CF4 등의 플루오르화물을 포함하는 분위기 중에서 플라즈마 처리를 행한다. 이와 같은 플라즈마 처리에서는 무기물을 포함하는 제1 전극(15) 및 지지 기판(11)의 표면은 친액성을 유지하지만, 한편 격벽(12) 표면에는 불소 원자가 결합하기 때문에 격벽(12)을 발액화할 수 있다. 이와 같이 격벽(12)만을 선택적으로 발액화 처리할 수 있다.
(유기 EL층을 형성하는 공정)
본 공정에서는 유기 EL층으로서 정공 주입층(16) 및 발광층(17)을 형성한다. 우선 유기 EL층(본 실시 형태에서는 정공 주입층)이 되는 재료를 포함하는 잉크(이하, 정공 주입층용 잉크라고 하는 경우가 있음)를 지지 기판(13) 상에 공급하여, 정공 주입층용 잉크로 이루어지는 박막을 형성한다.
본 실시 형태에서는 모든 유기 EL 소자(14)에 공통되는 정공 주입층(16)을 형성한다. 그 때문에 오목부(19)에 한하여 정공 주입층용 잉크를 공급할 필요는 없고, 전체 면에 정공 주입층용 잉크를 공급할 수도 있으며, 임의의 방법으로 정공 주입층용 잉크를 공급할 수도 있다. 예를 들면 스핀 코팅법, 잉크젯 프린팅법, 노즐 프린팅법, 볼록판 인쇄법, 오목판 인쇄법 등에 의해 정공 주입층용 잉크를 공급할 수 있다. 또한, 전체 면에 정공 주입층용 잉크를 도포한 경우, 격벽 표면의 성상에 따라서는 격벽 상에까지 정공 주입층이 형성되는 경우가 있고, 이것을 피하기 위해서 오목부(19)에만 정공 주입층용 잉크를 공급하는 것이 바람직한 경우도 있다. 이 경우, 정공 주입층용 잉크를 오목부(19)에만 선택적으로 공급하는 것이 가능한 도포법에 의해 정공 주입층용 잉크를 공급한다. 각 오목부(19)에 선택적으로 공급하는 것이 가능한 도포법으로서는 잉크젯 프린팅법, 볼록판 인쇄법 및 오목판 인쇄법 등을 들 수 있다.
사용되는 잉크의 고형분 농도는 도포법에 따라 다르지만, 통상 높아도 수% 정도이다. 그 때문에 오목부(19)에는 정공 주입층(16)의 체적에 비하여 다량의 잉크가 공급된다. 제1 전극(15)은 지지 기판(13) 상에 있어서 격벽(12)으로부터 이격하여 배치되어 있기 때문에, 오목부(19)에 공급되는 정공 주입층용 잉크는 제1 전극(15) 상뿐만 아니라 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이에도 공급되고, 나아가서는 격벽(12)의 측면 상에도 공급된다.
또한, 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이의 연장부의 저면은 본 실시 형태에서는 지지 기판(13)의 표면에 상당한다. 지지 기판(13)의 표면부는 통상 무기물로 구성되어 있기 때문에, 특별한 처리를 실시하지 않는 한 격벽(12)보다도 친액성을 나타낸다. 또한, 마찬가지로 제1 전극(15)도 무기물로 구성되어 있기 때문에, 특별한 처리를 실시하지 않는 한 격벽(12)보다도 친액성을 나타낸다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서의 격벽(12)의 표면은 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이의 저면, 및 제1 전극(15)의 표면보다도 발액성을 나타낸다. 또한, 친액성 또는 발액성은 오목부(19)에 공급되는 잉크에 대한 습윤성을 의미한다. 습윤성의 정도는 잉크와의 접촉각에 의해 나타낼 수 있으며, 접촉각이 클수록 발액성이 있다고 할 수 있다. 여기서 습윤성의 지표가 되는 잉크의 접촉각은, 본 명세서에서는 아니솔과의 접촉각으로 규정된다.
오목부(19)에 공급된 정공 주입층용 잉크는 용매가 서서히 기화하기 때문에, 그 체적을 수축시키면서 박막화한다. 전술한 바와 같이, 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이의 저면(본 실시 형태에서는 지지 기판의 표면)과 비교하면, 격벽(12)의 표면은 잉크에 대하여 발액성을 나타내기 때문에, 잉크는 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이의 저면을 적시며 퍼지는 한편, 격벽(12)의 표면에 튀면서 체적을 수축시켜 박막화한다. 이와 같이 격벽에 의해 잉크가 튀면서 잉크가 박막화하기 때문에, 종래 기술에서는 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이의 저면과, 격벽(12)의 경계 영역에서의 박막의 막 두께가 매우 얇아지는 경우가 있다.
그러나, 본 실시 형태에서는 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이의 저면 및 제1 전극(15)의 표면은 격벽(12) 표면에 비하여 친액성을 나타내기 때문에, 잉크는 이 저면 및 제1 전극(15) 상을 적시며 퍼지면서 박막화한다. 그 때문에, 제1 전극(15)의 외연부 부근에서 박막의 막 두께가 극히 얇아지는 경우가 없고, 제1 전극(15) 상에서는 균일한 막 두께의 박막이 얻어진다.
이와 같이 각 오목부(19)에 있어서 제1 전극(15) 상에서는 정공 주입층용 잉크를 포함하는 균일한 막 두께의 박막이 형성된다. 유기층(본 실시 형태에서는 정공 주입층(16))은 각 오목부(19)에 공급된 잉크가 고화함으로써 형성된다. 제1 전극(15) 상에서는 정공 주입층용 잉크를 포함하는 균일한 막 두께의 박막이 얻어지기 때문에, 이것을 고화함으로써 제1 전극(15) 상에서는 균일한 막 두께의 정공 주입층(16)을 형성할 수 있다.
잉크의 고화는 예를 들면 용매를 제거함으로써 행할 수 있다. 용매의 제거는 자연 건조, 가열 건조 및 진공 건조 등에 의해 행할 수 있다. 또한, 사용하는 잉크가 광이나 열 등의 에너지를 가함으로써 중합하는 재료를 포함하는 경우, 잉크를 공급한 후에 광이나 열 등의 에너지를 가함으로써 유기층을 고화할 수도 있다.
다음에 발광층(17)을 형성한다. 전술한 바와 같이 컬러 표시 장치를 제작하는 경우, 3종류의 유기 EL 소자를 제작할 필요가 있다. 그 때문에, 발광층의 재료를 행마다 분할 도포할 필요가 있다. 예를 들면 3종류의 발광층(17)을 행마다 형성하는 경우, 적색의 광을 발하는 재료를 포함하는 적색 잉크, 녹색의 광을 발하는 재료를 포함하는 녹색 잉크, 청색의 광을 발하는 재료를 포함하는 청색 잉크를 각각 열방향 Y로 2행의 간격을 두고 도포할 필요가 있다. 이들 적색 잉크, 녹색 잉크, 청색 잉크를 소정의 행에 순차 도포함으로써 각 발광층(17)을 도포 성막할 수 있다.
적색 잉크, 녹색 잉크, 청색 잉크를 소정의 행에 순차 도포하는 방법으로서는, 오목부(19)에 잉크를 선택적으로 공급하는 것이 가능한 도포법이면 임의의 방법이어도 된다. 예를 들면 잉크젯 프린팅법, 노즐 프린팅법, 볼록판 인쇄법, 오목판 인쇄법 등에 의해 잉크를 각 오목부(19)에 각각 공급할 수 있다.
유기층(본 실시 형태에서는 발광층)은 각 오목부(19)에 공급된 잉크가 고화 함으로써 형성된다. 잉크의 고화는 예를 들면 용매를 제거함으로써 행할 수 있다. 용매의 제거는 자연 건조, 가열 건조 및 진공 건조 등에 의해 행할 수 있다. 또한, 사용하는 잉크가 광이나 열 등의 에너지를 가함으로써 중합하는 재료를 포함하는 경우, 잉크를 공급한 후에 광이나 열 등의 에너지를 가함으로써 유기층을 고화할 수도 있다.
발광층(17)을 형성한 후, 필요에 따라 소정의 유기층이나 무기층 등을 소정의 방법에 의해 형성한다. 이들은 인쇄법, 잉크젯법, 노즐 프린팅법 등의 소정의 도포법, 나아가서는 소정의 건식법을 이용하여 형성할 수도 있다.
(제2 전극을 형성하는 공정)
다음에 제2 전극을 형성한다. 전술한 바와 같이 본 실시 형태에서는 제2 전극(18)을 지지 기판(13) 상의 전체 면에 형성한다. 이에 의해 복수의 유기 EL 소자(14)를 기판 상에 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 제1 전극(15)은 지지 기판(13)상에 있어서 격벽(12)으로부터 이격하여 배치되어 있으며 연장부(20)의 저면에 접하는 부재의 표면이 격벽(12)의 표면보다도 친액성을 나타내기 때문에, 제1 전극(15) 상에서는 균일한 막 두께의 정공 주입층(16)을 형성할 수 있다. 본 실시 형태에서는 유기 EL 소자(14)의 발광은 평면에서 볼 때 제1 전극(15)과 제2 전극(18)이 중첩되는 영역에서 발생하기 때문에, 제1 전극(15) 상에 있어서 균일한 막 두께의 정공 주입층(16)을 형성함으로써, 발광 영역 내에 있어서 균일한 발광을 얻을 수 있다.
또한, 제1 전극(15)과 격벽(12) 사이에 형성되는 정공 주입층(16)의 연장부(20)는, 제1 전극(15) 상의 정공 주입층(16)의 막 두께보다도 매우 얇아지는 경우도 있을 수 있다. 그러나, 이 연장부(20)는 발광에 기여하지 않기 때문에, 가령 정공 주입층(16)의 막 두께가 제1 전극(15) 상과 연장부(20)에서 상이하였다고 하더라도, 이 막 두께의 불균일성이 유기 EL 소자(14)의 발광 상태에 현재화하는 경우는 없다. 그러나 제1 전극(15) 상의 유기 EL층의 막 두께보다도 연장부(20)의 막 두께가 매우 얇은 경우, 이 연장부(20)의 저면에 접하는 부재가 도전성 부재에 의해 구성되어 있으면, 연장부(20)를 통하여 제2 전극(18)과 도전성 부재가 도통하여 누설 전류가 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 연장부(20)의 저면에 접하는 부재는 전기 절연성 부재에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
예를 들면 지지 기판(13)이 유리판으로 구성되어 있는 경우, 연장부(20)는 전기 절연성을 나타내는 유리판에 접하여 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 전극(15), 연장부(20) 및 격벽(12)이 유리판의 동일 표면에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 전기 절연성을 나타내는 유리판 상에 연장부(20)를 형성함으로써, 가령 매우 얇은 막 두께의 연장부(20)가 형성되었다고 하더라도, 연장부(20)를 통하여 흐르는 누설 전류를 방지할 수 있다.
또한, 지지 기판(13)이 예를 들면 금속 박막을 포함하여 구성되어 있고, 그의 표면부에 절연막이 형성되어 있는 경우, 제1 전극(15), 격벽(12) 및 연장부(20)는 절연막에 접하여 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 절연막 상에 연장부(20)를 형성함으로써, 가령 매우 얇은 막 두께의 연장부(20)가 형성되었다고 하더라도, 연장부(20)를 통하여 흐르는 누설 전류를 방지할 수 있다. 또한, 이와 같은 절연막은 격벽보다도 그의 표면이 친액성을 나타내는 부재에 의해 구성되고, 예를 들면 전술한 SiOx나 SiNx 등을 포함하는 무기물에 의해 구성된다.
이상 설명한 본 실시 형태의 발광 장치에서는, 제1 전극(15)은 평면에서 볼 때 오목부(19) 내에 설치되어 있고 그의 외연부 모두가 격벽으로부터 이격하여 배치되어 있다고 하였으나, 제1 전극은 지지 기판 상에 있어서 일부가 격벽으로부터 이격하여 배치되어 있을 수도 있다. 즉, 제1 전극의 주연부의 일부에 격벽이 중첩되어 배치되어 있을 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태의 발광 장치(21)를 모식적으로 도시한 평면도이다. 도 4는 행방향 X에 수직인 평면으로 절단하였을 때의 발광 장치(21)를 모식적으로 확대하여 도시한 단면도이다. 또한, 열방향 Y에 수직인 평면으로 절단하였을 때의 발광 장치(21)의 단면도는 도 2와 동일하다.
발광 장치(11, 21)에는 평면에서 볼 때, 대략 정사각형의 유기 EL 소자(14)에 한정되지 않고, 여러 형상의 유기 EL 소자(14)가 설치된다. 예를 들면 대략 직사각형, 대략 타원형, 타원형 등과 같이 소정의 길이 방향으로 연장되는 형상을 갖는 유기 EL 소자(14)가 설치되는 경우가 있다. 이 경우, 제1 전극(15)도 소정의 길이 방향으로 연장되는 형상을 갖는다. 제1 전극(15)이 소정의 길이 방향으로 연장되는 형상을 갖는 경우, 제1 전극(15)의 길이 방향의 일단 및 타단은 격벽(12)으로부터 이격하여 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 도 1에 도시한 전술한 실시 형태의 발광 장치(11)도 제1 전극(15)의 길이 방향의 일단 및 타단이 격벽(12)으로부터 이격하여 배치되어 있다.
도 3에서는 일례로서 행방향 X로 연장되는 대략 직사각형 형상의 제1 전극(15)을 갖는 유기 EL 소자(14)를 도시하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는 행방향 X가 소정의 길이 방향에 상당한다. 본 실시 형태에서는, 격벽(12)은 제1 전극(15)의 행방향 X(길이 방향)의 일단과 소정의 간격을 둠과 동시에 제1 전극(15)의 행방향 X(길이 방향)의 타단과 소정의 간격을 두고 형성된다. 한편, 격벽(12)은 제1 전극의 열방향 Y의 일단부를 덮음과 동시에 열방향 Y의 타단부를 덮도록 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는 격벽(12)은 주로 제1 전극(15)을 제외하는 영역에 형성되고, 그의 일부가 제1 전극의 열방향 Y의 일단부 및 타단부를 덮도록 형성된다. 또한, 열방향 Y는 제1 전극(15)의 짧은 방향과 일치한다.
오목부(19) 내에 공급된 잉크는 용매가 기화함으로써 수축하면서 박막화하는데, 이때 잉크에는 표면 장력에 의해 구형이 되도록 힘이 작용한다. 구형에 대한 잉크의 형상의 편차는 짧은 방향보다도 길이 방향 쪽이 크기 때문에, 열방향 Y(짧은 방향)로 수축하는 방향의 힘보다도 행방향 X(길이 방향)로 수축하는 방향의 힘 쪽이 커진다. 또한, 전술한 바와 같이 잉크에는 격벽에 의해 튀는 힘도 작용하기 때문에, 이 힘과 구형이 되는 방향의 힘이 맞물려, 박막화할 때에 행방향 X(길이 방향)의 단부의 막 두께가 열방향 Y(짧은 방향)의 단부의 막 두께보다도 보다 얇아지는 경우가 있다. 본 실시 형태에서는 막 두께가 보다 얇아지는 경향이 강한 행방향 X의 단부에 있어서 격벽(12)과 제1 전극(15)에 소정의 간격을 형성하기 때문에, 전술한 실시 형태와 마찬가지로 제1 전극(15) 상에서는 비교적 균일한 막 두께의 유기 EL층을 형성할 수 있다. 또한, 행방향 X의 단부에 매우 얇은 막 두께의 연장부(20)가 형성되었다고 하더라도, 전술과 마찬가지로 연장부(20)을 통하여 흐르는 누설 전류를 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서는 격자 형상의 격벽(12)이 설치된 발광 장치에 대하여 설명하였으나, 격벽의 형상은 격자 형상에 한정되지 않는다. 본 발명은 예를 들면 스트라이프 형상의 격벽이 설치된 발광 장치에도 적용할 수 있다. 도 5는 행방향 X로 연장되는 복수개의 격벽이 설치된 발광 장치(31)를 모식적으로 도시한 평면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 전극(15)은 지지 기판(13) 상에 있어서 격벽(12)으로부터 이격하여 배치되어 있다. 이와 같이 제1 전극(15)과 격벽(12)을 이격시켜 배치함으로써, 전술한 실시 형태와 마찬가지로 제1 전극(15) 상에서는 비교적 균일한 막 두께의 유기 EL층을 형성할 수 있다. 또한, 행방향 X의 단부에 매우 얇은 막 두께의 연장부(20)가 형성되었다고 하더라도, 전술과 마찬가지로 연장부(20)를 통하여 흐르는 누설 전류를 방지할 수 있다.
<유기 EL 소자의 구성>
전술한 바와 같이 유기 EL 소자(14)는 다양한 층 구성을 취할 수 있는데, 이하에서는 유기 EL 소자(14)의 층 구조, 각 층의 구성 및 각 층의 형성 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이 유기 EL 소자는, 양극 및 음극으로 이루어지는 한쌍의 전극(제1 및 제2 전극)과, 상기 전극 사이에 설치되는 하나 또는 복수의 유기 EL층을 포함하여 구성되고, 하나 또는 복수의 유기 EL층으로서 적어도 1층의 발광층을 갖는다. 또한, 유기 EL 소자는 무기물과 유기물을 포함하는 층, 및 무기층 등을 포함하고 있을 수도 있다. 유기층을 구성하는 유기물로서는 저분자 화합물일 수도 고분자 화합물일 수도 있고, 저분자 화합물과 고분자 화합물의 혼합물일 수도 있다. 유기층은 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량이 103 내지 108인 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
음극과 발광층 사이에 형성되는 유기 EL층으로서는, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 블록층 등을 들 수 있다. 음극과 발광층 사이에 전자 주입층과 전자 수송층의 양쪽의 층이 형성되는 경우, 음극에 가까운 층을 전자 주입층이라고 하고, 발광층에 가까운 층을 전자 수송층이라고 한다. 양극과 발광층 사이에 형성되는 유기 EL층으로서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층 등을 들 수 있다. 정공 주입층과 정공 수송층의 양쪽의 층이 형성되는 경우, 양극에 가까운 층을 정공 주입층이라고 하고, 발광층에 가까운 층을 정공 수송층이라고 한다.
본 실시 형태의 유기 EL 소자가 취할 수 있는 층 구성의 일례를 이하에 나타낸다.
a) 양극/발광층/음극
b) 양극/정공 주입층/발광층/음극
c) 양극/정공 주입층/발광층/전자 주입층/음극
d) 양극/정공 주입층/발광층/전자 수송층/음극
e) 양극/정공 주입층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
f) 양극/정공 수송층/발광층/음극
g) 양극/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극
h) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
i) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
j) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/음극
k) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극
l) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
m) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
n) 양극/발광층/전자 주입층/음극
o) 양극/발광층/전자 수송층/음극
p) 양극/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
(여기서, 기호 「/」는 기호 「/」를 사이에 두는 각 층이 인접하여 적층되어 있는 것을 나타냄. 이하, 동일함)
본 실시 형태의 유기 EL 소자는 2층 이상의 발광층을 갖고 있을 수도 있다. 상기 a) 내지 p)의 층 구성 중의 어느 하나에 있어서, 양극과 음극에 협지된 적층체를 「구조 단위 A」로 하면, 2층의 발광층을 갖는 유기 EL 소자의 구성으로서 하기 q)에 나타내는 층 구성을 들 수 있다. 또한, 2개 있는 (구조 단위 A)의 층 구성은 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다.
q) 양극/(구조 단위 A)/전하 발생층/(구조 단위 A)/음극
또한, 「(구조 단위 A)/전하 발생층」을 「구조 단위 B」로 하면, 3층 이상의 발광층을 갖는 유기 EL 소자의 구성으로서 하기 r)에 나타내는 층 구성을 들 수 있다.
r) 양극/(구조 단위 B)x/(구조 단위 A)/음극
또한, 기호 「x」는 2 이상의 정수를 나타내고, (구조 단위 B)x는 구조 단위 B가 x단 적층된 적층체를 나타낸다. 또한, 복수 존재하는 (구조 단위 B)의 층 구성은 동일할 수도 상이할 수도 있다.
여기서, 전하 발생층이란 전계를 인가함으로써 정공과 전자를 발생하는 층이다. 전하 발생층으로서는, 예를 들면 산화바나듐, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide: 약칭 ITO), 산화몰리브덴 등으로 이루어지는 박막을 들 수 있다.
유기 EL 소자는 양극 및 음극으로 구성되는 한쌍의 전극 중의 양극을 음극보다도 지지 기판 부근에 배치하여 지지 기판에 설치할 수도 있고, 음극을 양극보다도 지지 기판 부근에 배치하여 지지 기판에 설치할 수도 있다. 예를 들면, 상기 a) 내지 r)에 있어서 우측부터 순서대로 각 층을 지지 기판 상에 적층하여 유기 EL 소자를 구성할 수도 있고, 또한 좌측부터 순서대로 각 층을 지지 기판 상에 적층하여 유기 EL 소자를 구성할 수도 있다. 적층하는 층의 순서, 층수, 및 각 층의 두께에 대해서는 발광 효율이나 소자 수명을 감안하여 적절하게 설정할 수 있다.
다음에 유기 EL 소자를 구성하는 각 층의 재료 및 형성 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
<양극>
발광층으로부터 발해지는 광이 양극을 통하여 소자 밖으로 출사하는 구성의 유기 EL 소자의 경우, 양극에는 광투과성을 나타내는 전극이 이용된다. 광투과성을 나타내는 전극으로서는 금속 산화물, 금속 황화물 및 금속 등의 박막을 이용할 수 있고, 전기 전도도 및 광투과율이 높은 것이 적절하게 이용된다. 구체적으로는 산화인듐, 산화아연, 산화주석, ITO, 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide: 약칭 IZO), 금, 백금, 은 및 구리 등으로 이루어지는 박막이 이용되고, 이들 중에서도 ITO, IZO, 또는 산화 주석으로 이루어지는 박막이 바람직하게 이용된다.
양극의 제작 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 도금법 등을 들 수 있다. 또한, 양극으로서 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체 등의 유기의 투명 도전막을 이용할 수도 있다.
양극의 막 두께는 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절하게 설정되며, 예를 들면 10nm 내지 10μm이고, 바람직하게는 20nm 내지 1μm이고, 더욱 바람직하게는 30nm 내지 300nm이다.
<음극>
음극의 재료로서는 일 함수가 작고, 발광층에 대한 전자 주입이 용이하고, 전기 전도도가 높은 재료가 바람직하다. 또한, 양극측으로부터 광을 취출하는 구성의 유기 EL 소자에서는, 발광층으로부터 발해지는 광을 음극에서 양극측으로 반사하기 위해서, 음극의 재료로서는 가시광에 대한 반사율이 높은 재료가 바람직하다. 음극에는, 예를 들면 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 천이 금속 및 주기표의 13족 금속 등을 이용할 수 있다. 음극의 재료로서는, 예를 들면 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 스칸듐, 바나듐, 아연, 이트륨, 인듐, 세륨, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 이테르븀 등의 금속, 상기 금속 중 2종 이상의 합금, 상기 금속 중의 1종 이상과, 금, 은, 백금, 구리, 망간, 티탄, 코발트, 니켈, 텅스텐, 주석 중의 1종 이상의 합금, 또는 그래파이트 또는 그래파이트 층간 화합물 등이 이용된다. 합금의 예로서는 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-마그네슘 합금, 리튬-인듐 합금, 칼슘-알루미늄 합금 등을 들 수 있다. 또한, 음극으로서는 도전성 금속 산화물 및 도전성 유기물 등으로 이루어지는 투명 도전성 전극을 이용할 수 있다. 구체적으로는 도전성 금속 산화물로서 산화인듐, 산화아연, 산화주석, ITO 및 IZO를 들 수 있고, 도전성 유기물로서 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 음극은 2층 이상을 적층한 적층체로 구성되어 있을 수도 있다. 또한, 전자 주입층이 음극으로서 이용되는 경우도 있다.
음극의 막 두께는 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절하게 설정되며, 예를 들면 10nm 내지 10μm이고, 바람직하게는 20nm 내지 1μm이고, 더욱 바람직하게는 50nm 내지 500nm이다.
음극의 제작 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, 또한 금속 박막을 열 압착하는 라미네이트법 등을 들 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층을 구성하는 정공 주입 재료로서는, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄 및 산화알루미늄 등의 산화물이나, 페닐아민계 화합물, 스타버스트형 아민계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 비정질 카본, 폴리아닐린 및 폴리티오펜 유도체 등을 들 수 있다.
정공 주입층의 막 두께는 요구되는 특성 및 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절하게 설정되며, 예를 들면 1nm 내지 1μm이고, 바람직하게는 2nm 내지 500nm이고, 더욱 바람직하게는 5nm 내지 200nm이다.
<정공 수송층>
정공 수송층을 구성하는 정공 수송 재료로서는, 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민을 갖는 폴리실록산 유도체, 피라졸린 유도체, 아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체, 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체, 폴리아릴아민 또는 그의 유도체, 폴리피롤 또는 그의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체, 또는 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.
정공 수송층의 막 두께는 요구되는 특성 및 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 설정되며, 예를 들면 1nm 내지 1μm이고, 바람직하게는 2nm 내지 500nm이고, 더욱 바람직하게는 5nm 내지 200nm이다.
<발광층>
발광층은 통상 주로 형광 및/또는 인광을 발광하는 유기물, 또는 상기 유기물과 이것을 보조하는 도펀트로 형성된다. 도펀트는, 예를 들면 발광 효율의 향상이나 발광 파장을 변화시키기 위해서 가해진다. 또한, 발광층을 구성하는 유기물은 저분자 화합물일 수도 고분자 화합물일 수도 있고, 도포법에 의해 발광층을 형성하는 경우에는 발광층은 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 발광층을 구성하는 고분자 화합물의 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 예를 들면 103 내지 108 정도이다. 발광층을 구성하는 발광 재료로서는 예를 들면 이하의 색소계 재료, 금속 착체계 재료, 고분자계 재료, 도펀트 재료를 들 수 있다.
(색소계 재료)
색소계 재료로서는, 예를 들면 시클로펜다민 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체 화합물, 트리페닐아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피라졸로퀴놀린 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아릴렌 유도체, 피롤 유도체, 티오펜환 화합물, 피리딘환 화합물, 페리논 유도체, 페릴렌 유도체, 올리고티오펜 유도체, 옥사디아졸이량체, 피라졸린 이량체, 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체 등을 들 수 있다.
(금속 착체계 재료)
금속 착체계 재료로서는, 예를 들면 Tb, Eu, Dy 등의 희토류 금속, 또는 Al, Zn, Be, Ir, Pt 등을 중심 금속으로 갖고 옥사디아졸, 티아디아졸, 페닐피리딘, 페닐벤조이미다졸, 퀴놀린 구조 등을 배위자로 갖는 금속 착체를 들 수 있고, 예를 들면 이리듐 착체, 백금 착체 등의 삼중항 여기 상태로부터의 발광을 갖는 금속 착체, 알루미늄 퀴놀리놀 착체, 벤조퀴놀리놀 베릴륨 착체, 벤조옥사졸릴 아연 착체, 벤조티아졸 아연 착체, 아조메틸 아연 착체, 포르피린 아연 착체, 페난트롤린 유로퓸 착체 등을 들 수 있다.
(고분자계 재료)
고분자계 재료로서는 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리실란 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카르바졸 유도체, 상기 색소계 재료나 금속 착체계 발광 재료를 고분자화한 것 등을 들 수 있다.
발광층의 두께는 통상 약 2nm 내지 200nm이다.
<전자 수송층>
전자 수송층을 구성하는 전자 수송 재료로서는 공지의 것을 사용할 수 있고, 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 또는 그의 유도체, 벤조퀴논 또는 그의 유도체, 나프토퀴논 또는 그의 유도체, 안트라퀴논 또는 그의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 또는 그의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 또는 그의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 또는 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체, 폴리퀴놀린 또는 그의 유도체, 폴리퀴녹살린 또는 그의 유도체, 폴리플루오렌 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.
전자 수송층의 막 두께는 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절하게 설정되며, 예를 들면 1nm 내지 1μm이고, 바람직하게는 2nm 내지 500nm이고, 더욱 바람직하게는 5nm 내지 200nm이다.
<전자 주입층>
전자 주입층을 구성하는 재료로서는, 발광층의 종류에 따라 최적의 재료가 적절하게 선택되고, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속 중의 1종류 이상을 포함하는 합금, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속의 산화물, 할로겐화물, 탄산염, 또는 이들 물질의 혼합물 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 금속의 산화물, 할로겐화물 및 탄산염의 예로서는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 산화리튬, 플루오르화리튬, 산화나트륨, 플루오르화나트륨, 산화칼륨, 플루오르화칼륨, 산화루비듐, 플루오르화루비듐, 산화세슘, 플루오르화세슘, 탄산리튬 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리토류 금속, 알칼리토류 금속의 산화물, 할로겐화물, 탄산염의 예로서는 마그네슘, 칼슘, 바륨, 스트론튬, 산화마그네슘, 플루오르화마그네슘, 산화칼슘, 플루오르화칼슘, 산화바륨, 플루오르화바륨, 산화스트론튬, 플루오르화스트론튬, 탄산마그네슘 등을 들 수 있다. 전자 주입층은 2층 이상을 적층한 적층체로 구성될 수도 있고, 예를 들면 LiF/Ca 등을 들 수 있다.
전자 주입층의 막 두께로서는 1nm 내지 1μm 정도가 바람직하다.
유기 EL층 중에서 도포법에 의해 형성하는 것이 가능한 유기 EL층이 복수 있는 경우에는, 모든 유기 EL층을 도포 방법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하지만, 예를 들면 도포법에 의해 형성하는 것이 가능한 복수의 유기 EL층 중의 적어도 1층을 도포법을 이용하여 형성하고, 다른 유기 EL층을 도포법과는 상이한 방법에 의해 형성할 수도 있다. 또한, 복수의 유기 EL층을 도포법으로 형성하는 경우이더라도, 그 도포법의 구체적 방법이 상이한 도포법에 의해 복수의 유기 EL층을 형성할 수도 있다. 예를 들면 정공 주입층을 스핀 코팅법으로 형성하고, 발광층을 노즐 프린팅법에 의해 형성할 수도 있다.
또한, 도포법에서는 각 유기 EL층이 되는 유기 EL 재료를 포함하는 잉크를 도포 성막함으로써 유기 EL층을 형성하지만, 이때 사용되는 잉크의 용매에는 예를 들면 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매, 및 물 등이 이용된다.
또한, 도포법과는 상이한 방법으로서 진공 증착법, 스퍼터링법 및 라미네이트법 등에 의해 유기 EL층을 형성할 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라 다양한 변형이 가능하다.
본 발명의 발광 장치에 따르면, 발광 특성이 양호한 유기 EL 소자를 간이한 구성의 격벽에 의해 실현하는 것이 가능해진다.
1 : 발광 장치
2 : 격벽
2a : 제1 격벽 부재
2b : 제2 격벽 부재
3 : 지지 기판
4 : 유기 EL 소자
5 : 제1 전극
6, 7 : 유기 EL층
8 : 제2 전극
9 : 잉크
11, 21, 31 : 발광 장치
12 : 격벽
13 : 지지 기판
14 : 유기 EL 소자
15 : 제1 전극
16 : 정공 주입층
17 : 발광층
18 : 제2 전극
19 : 오목부
20 : 연장부
2 : 격벽
2a : 제1 격벽 부재
2b : 제2 격벽 부재
3 : 지지 기판
4 : 유기 EL 소자
5 : 제1 전극
6, 7 : 유기 EL층
8 : 제2 전극
9 : 잉크
11, 21, 31 : 발광 장치
12 : 격벽
13 : 지지 기판
14 : 유기 EL 소자
15 : 제1 전극
16 : 정공 주입층
17 : 발광층
18 : 제2 전극
19 : 오목부
20 : 연장부
Claims (5)
- 지지 기판과,
상기 지지 기판 상에 설치되고 지지 기판 상에 설정되는 구획을 획정하는 격벽과,
상기 격벽에 의해 획정되는 구획에 설치되는 복수의 유기 EL 소자를 구비하고,
상기 유기 EL 소자는 제1 전극, 유기 EL층, 제2 전극이 이 순으로 지지 기판 상에 적층되어 구성되고,
상기 제1 전극은 지지 기판 상에서 적어도 일부가 상기 격벽으로부터 이격하여 배치되고,
상기 유기 EL층은 상기 제1 전극 상에서부터 격벽에까지 연장하는 연장부를 갖고,
상기 연장부의 저면에 접하는 부재의 표면이 상기 격벽의 표면보다도 친액성을 나타내는 발광 장치. - 제1항에 있어서, 상기 격벽은, 해당 격벽의 상기 제1 전극에 임하는 표면이 상기 지지 기판으로부터 이격함에 따라 상기 제1 전극으로부터 이격하도록 형성되어 있는 발광 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 기판의 표면부에는 절연막이 형성되어 있으며,
상기 제1 전극, 상기 격벽 및 상기 연장부는 상기 절연막에 접하여 배치되어 있는 발광 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 기판은 유리판으로 이루어지며,
상기 연장부는 상기 유리판에 접하여 배치되어 있는 발광 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 지지 기판 상에서 소정의 길이 방향으로 연장되는 형상을 가지며,
상기 제1 전극의 길이 방향의 일단 및 타단은 상기 격벽으로부터 이격하여 배치되어 있는 발광 장치.
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